DE2043424A1

DE2043424A1 - Process for the production of alloyed, in particular nickel-alloyed steels

Info

Publication number: DE2043424A1
Application number: DE19702043424
Authority: DE
Inventors: Derek James Sohhull Warwick shire Bettendge Walter Beckenham Kent Burr, (Großbritannien) R
Original assignee: Inco Ltd
Current assignee: Inco Ltd
Priority date: 1969-09-03
Filing date: 1970-09-02
Publication date: 1971-04-01
Also published as: GB1279303A; SE359120B; CA924541A; DE2043424B2; BE755697A; FR2060852A5; US3708282A

Description

International Nickel Limited, Thames House, Millbank, London, S. W. 1, GroßbritannienInternational Nickel Limited, Thames House, Millbank, London, S. W. 1, Great Britain

"Verfahren zum Herstellen legierter, insbesondere nickellegierter Stähle""Process for producing alloyed, in particular nickel alloy steels "

Der pulvermetallurgischen Herstellung legierter Werkstücke kommt immer größere Bedeutung zu. Dies insbesondere, weil sich ohne Verformung und bei nur geringer Bearbeitung ein Fertigprodukt ergibt und sich die Legierungszusammensetzung aufs genaueste einstellen läßt. Die bekannten Sinterwerkstoffe leiden jedoch unter einer zu geringen Duktilität.The powder metallurgical production of alloyed workpieces is becoming increasingly important. This is in particular because it takes place without deformation and with little machining a finished product results and the alloy composition can be adjusted very precisely. The known sintered materials, however, suffer from insufficient ductility.

Beim pulvermetallurgischen Herstellen von Nickelstählen werden Nickel und Kohlenstoff üblicherweise aus Pulverkomponenten in die Legierung eingeführt. Um die Duktilität entscheidend zu verbessern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, einen metallisierten Graphit zu verwenden. Überraschenderweise ergibt sich nämlich bei der Verwendung eines Graphits, dessen Partikel mit Metall überzogen sind, eine wesentliche Erhöhung der Duktilität.In the powder metallurgical production of nickel steels, nickel and carbon are usually made from powder components introduced into the alloy. In order to improve the ductility decisively, according to the invention proposed to use a metallized graphite. Surprisingly, it results in use a graphite, the particles of which are coated with metal, a significant increase in ductility.

Eine genaue Erklärung, warum die Duktilität legierter Stähle bei der Verwendung metallisierten Graphits verbessert wird, ist zur Zeit nicht möglich; sie könnte A precise explanation why the ductility of alloyed steels is improved when using metallized graphite is not possible at present; she could

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jedoch darin liegen, daß der metallisierte Graphit beim Pressen des Pulvers ein besseres Fließvermögen besitzt. Das Sintergefüge kann im übrigen erheblich verbessert v/erden, wenn das Sintern unter Bedingungen erfolgt, bei denen es zu einer Diffusion kommt. Die vorerwähnte Erklärung erscheint unter dem Gesichtspunkt als durchaus gerechtfertigt, daß die Duktilitätsverbesserung umso größer ist, je höher die Sintertenperatur liegt.however, this is because the metallized graphite has better flowability when the powder is pressed. The sintered structure can also be considerably improved if the sintering takes place under conditions diffusion occurs. The above explanation appears to be thorough from the point of view justified that the ductility improvement is greater, the higher the sintering temperature.

Mit Nickel überzogenes Graphitpulver kann auf verschiedene Heise hergestellt v/erden; beispielsweise durch Zersetzen von Nickelkarbonyl in einem Wirbelbett aus Graphitpulver, durch galvanisches Abscheiden von Nickel auf Graphitteilchen oder im Wege eines hydrometallurgischen Abscheidens. Die Teilchengröße des Graphits kann in weiten Grenzen variieren und beispielsweise 4 bis 100 Mikron betragen. In ähnlicher Weise variiert auch die Dicke des Metallüberzugs, und zwar in Abhängigkeit von dem jeweiligen Verfahren und der Teilchengröße des Graphits. Im allgemeinen beträgt der Nickelüberzug etwa 50 bis 70^ des Gewichts der metallisierten Teilchen. In ähnlicher Weise wie vernickelte Teilchen können auch mit Eisen überzogene Graphitteilchen hergestellt werden.Graphite powder coated with nickel can be made in various ways; for example by decomposition of nickel carbonyl in a fluidized bed of graphite powder, by galvanic deposition of nickel Graphite particles or by means of hydrometallurgical deposition. The particle size of the graphite can be wide Limits vary, for example 4 to 100 microns. Similarly, the thickness of the Metal coating, depending on the particular process and the particle size of the graphite. in the generally the nickel coating is about 50 to 70% the weight of the metallized particles. In a similar way to nickel-plated particles you can also use iron coated graphite particles are produced.

Die handelsüblichen Graphitpulver unterscheiden sich in gewissem Maße hinsichtlich der Teilchengröße und -form, so daß sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch unterschiedliche metallisierte Pulver ergeben. Demzufolge schwanken auch die Festigkeit und Duktilität der Sinterstähle übereinstimmender Zusammensetzung entsprechend dem jeweils verwendeten metallisierten.Pulver. Gleichwohl ergibt sich in jedem Falle bei der Verwendung metallisierten Pulvers im Vergleich zu Sinterlegierungen,The commercially available graphite powders differ to a certain extent in terms of particle size and shape, so that in the method according to the invention also result in different metallized powders. As a result, the strength and ductility of the Sintered steels of the same composition accordingly the metallized powder used in each case. At the same time, it results in each case in the use metallized powder compared to sintered alloys,

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die mit üblichem Graphit hergestellt werden, eine wesentlich bessere Duktilität.which are made with common graphite, one essential better ductility.

Der Graphit wird vorzugsweise mit Nickel überzogen; die dadurch eingebrachte Nickelmenge ist jedoch normalerweise nicht ausreichend, so daß das restliche Nickel als Pulver in das Ausgangsgemenge eingeführt wird.The graphite is preferably coated with nickel; however, the amount of nickel thereby introduced is normally insufficient, so that the remaining nickel is introduced into the starting batch as a powder.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zum Herstellen einer Stahllegierung mit 0,5 bis 1% The method according to the invention is particularly suitable for producing a steel alloy with 0.5 to 1%

Nickel und 0,3 bis 1% Kohlenstoff, Rest Eisen einschließ- * lieh üblicher Verunreinigungen. Außerdem kann diese Legierung noch bis 5% Kupfer, bis 4% Mangan und bis Λ% Molybdän enthalten.Nickel and 0.3 to 1% carbon, the remainder iron including the usual impurities. This alloy can also contain up to 5% copper, up to 4% manganese and up to Λ% molybdenum.

In der nachfolgenden Tabelle sind vier erfindungsgemäße Sinterstähle 1 bis 4 drei herkömmlichen Sinterstählen A bis C gegenübergestellt. Die Versuche waren auf die Herstellung einer Stahllegierung mit 5% Nickel und 0,555« Kohlenstoff, Rest im wesentlichen Eisen abgestellt. Die Preßlinge wurden durch einstündiges Mischen der Pulver in einem Doppelkonus-Mischer und anschließendes Verpressen bei Raumtemperatur hergestellt. Als Nickelpulver * kam Karbonylnickel-Pulver mit einer Teilchengröße von 4 bis 7 Mikron zur Verwendung, während das den Legierungsrest bildende Eisenpulver in Form von Höganäs HC-Pulver mit einer Teilchengröße unter 150 Mikron eingesetzt wurde. Des weiteren enthielt das Pulvergemenge Acheson G 10-Graphit mit einer Teilchengröße unter 50 Mikron. Der Graphit wurde durch Zersetzen und Niederschlagen von Nickelkarbonyl auf dem vorerwähnten Graphitpulver hergestellt und enthielt im Mittel 56% Nickel, 41# Kohlenstoff und 3% Asche bei einer Teilchengröße unterIn the table below, four sintered steels 1 to 4 according to the invention are compared with three conventional sintered steels A to C. The experiments were aimed at producing a steel alloy with 5% nickel and 0.555% carbon, the remainder being essentially iron. The compacts were produced by mixing the powders for one hour in a double-cone mixer and then pressing them at room temperature. The nickel powder * used was carbonyl nickel powder with a particle size of 4 to 7 microns, while the iron powder forming the alloy residue was used in the form of Höganäs HC powder with a particle size of less than 150 microns. The powder mix also contained Acheson G 10 graphite with a particle size below 50 microns. The graphite was prepared by decomposing and depositing nickel carbonyl on the aforementioned graphite powder and contained an average of 56% nickel, 41 # carbon and 3% ash with a particle size below

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50 Mikron. Der mit Eisen überzogene Graphit wurde durch Zersetzen und Niederschlagen von Eisenkarbonyl auf demselben Graphitpulver hergestellt und enthielt 6O⁽;6 Eisen, Z>1% Kohlenstoff und 3% Asche bei einer Teilchengröße von ebenfalls unter 50 Mikron.50 microns. The iron-coated graphite was made by decomposing and depositing iron carbonyl on the same graphite powder and contained 6O ⁽ ; 6 iron, Z> 1% carbon and 3% ash with a particle size also less than 50 microns.

Die Preßlinge der Stahllegierungen 1, 2, 4, A und.B wurden bei einem Druck von 54 hbar gepreßt und eine Stunde bei 1300⁰C in Argon gesintert. Die Stahllegierungen 3 und C wurden dagegen bei einem Druck von 77 hbar gepreßt und eine Stunde bei 1120 C in Spaltgas gesintert. The compacts of the steel alloys 1, 2, 4, A und.B hbar were pressed at a pressure of 54 and sintered for one hour at 1300 ⁰ C in argon. The steel alloys 3 and C, on the other hand, were pressed at a pressure of 77 hbar and sintered in cracked gas at 1120 ° C. for one hour.

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TABEL

Stahlstole Nickelpulver
(JS) Nickel powder
(JS) Graphit
(Si)graphite
(Si) vernickelter
Graphit
(SO nickel-plated
graphite
(SO Fe-überzoge-
ner Graphit
(Si)Fe-coated
graphite
(Si) Zugfestig
keit
(hbar)Tensile strength
speed
(hbar) Dehnung
(SO strain
(SO 11 4,454.45 -- 1,11.1 —- 50,050.0 8,88.8 AA. 5,05.0 ■ 0,55■ 0.55 -- -- 50,050.0 5,35.3 22 4,254.25 —- 1,301.30 -- 56,056.0 14,514.5 BB. 5,05.0 0,550.55 -- -- 57,457.4 9,59.5 33 4,254.25 —- 1,301.30 —- 50,450.4 5,05.0 CC. 5,05.0 0,550.55 -- —- 46,646.6 •4,2• 4.2 44th 5,05.0 -- —- 1,351.35 56,256.2 12,012.0

Die Daten der vorstehenden Tabelle zeigen, daß sich bei einer Sintertemperatur von 1300⁰C unter Verwendung von vernickeltem Graphit eine merkliche Verbesserung der Deh nung einstellt, wie im einzelnen der Vergleich der Stahl legierungen 1 und 2 mit den entsprechenden herkömmlichen Stahllegierungen A und B ergibt. Bei der Verwendung von mit Eisen überzogenem Graphit ergibt sich zwar auch noch eine merkliche Erhöhung der Dehnung; die Verbesserung ist jedoch, wie dor Vergleich der Stahllegierungen 4 und B zeigt, nicht ,so erheblich wie im Falle der Verwendung vernickelten Pulvers. Auch nach einem Sintern bei 112O⁰C stellt sich, wie der Vergleich der Stahllegierungen 3 und C erweist, eine wenn auch im Vergleich zu höheren Sintertemperaturen geringere Verbesserung der Dehnung ein. Im Hinblick auf eine ausreichende Duktilität sollte die Sintertemperatur 1200 bis 135O°C betragen..The data in the above table show that at a sintering temperature of 1300 ^° C. using nickel-plated graphite, a noticeable improvement in the elongation is established, as is shown in the comparison of steel alloys 1 and 2 with the corresponding conventional steel alloys A and B in detail. If graphite coated with iron is used, there is also a noticeable increase in elongation; however, as the comparison of steel alloys 4 and B shows, the improvement is not as significant as in the case of the use of nickel-plated powder. Even after sintering at 112o C ⁰ arises as to how the comparison of the steel alloys 3 and C turns, a when the elongation in comparison to higher sintering temperatures less improvement a. With regard to sufficient ductility, the sintering temperature should be 1200 to 135O ° C ..

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Claims

Patent claims:

1. A method for producing alloyed, in particular nickel-alloyed steels by pressing a powder mixture from metal and graphite powder and subsequent sintering of the compact, thereby ^ characterized in that the graphite initially is metallized.

?. . The method of claim 1 _; characterized by the fact that the graphite is coated with nickel.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a powder mixture of 0.5 to 7fa nickel and 0.3 to YA carbon, the remainder iron including usual impurities is pressed and sintered. λ

4. The method according to claim 3, characterized in that a powder is pressed and sintered which additionally contains up to 5% copper, up to k% manganese, up to 1% molybdenum.

5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that that the sintering temperature is 1200 to 135O ° C.

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